基于EBCOT的JPEG2000图像部分加密方法研究与实现

摘要

随着Internet技术与多媒体技术的飞速发展，在网络中传输的图像信息越来越多，其安全传输和存储问题得到了人们的高度重视，各种图像加密方法应运而生。与此同时，由于图像数据量大、冗余度高，图像加密的实时性也尤为重要。因此，图像的实时加密问题正在成为信息安全领域的重要课题之一。 传统的文本加密方法可直接用于图像加密，但需加密图像的所有数据，故加密效率很低。于是，人们提出了引入图像压缩技术的图像专门加密方法，对图像的压缩数据进行加密。显然，加密数据量降低，加密效率提高。然而，若加密的实时性要求较高时，图像的压缩数据量仍然较大。为此，近年来出现了仅加密图像压缩编码中部分重要数据的部分加密方法，成为兼顾安全性和实时性的有效加密方案。本文工作正是这一方案的拓展和延伸。考虑到JPEG2000标准的广泛应用，本文针对JPEG2000压缩图像进行了部分加密方法研究。 具体而言，本文基于JPEG2000标准的核心算法——EBCOT(Embedded Block Coding with Optimized Truncation)，提出了一种新的图像部分加密方法。EBCOT算法是一种基于位平面的块编码。本文首先深入研究并编程实现了该算法。然后，根据EBCOT编码原理，将其输出编码分为五个种类，结合仿真实验分析了五类数据对图像重构的重要性。接着，根据重要性和数据量等原则，并结合小波变换特点，选择了两类重要数据进行加密。为了验证本文方法的有效性，采用人物、自然和纹理等三种典型图像进行了广泛的加密实验和安全性分析。计算机仿真和安全分析结果表明，加密3-8％的EBCOT输出码流即能保证图像的安全性，而且保持了图像压缩率不变。 最后，为了将图像部分加密方法推向实际应用，基于VC实现了本文方法的加密软件。此软件是在Microsoft visual VC++6.0环境中开发、基于MFC类库的Windows程序，主要实现了密钥生成、图像加密和解密等功能，界面友好。仿真测试结果表明了软件设计的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题研究意义

1.2主要研究内容

1.3论文结构安排

2数字图像加密技术

2.1数字图像的特点

2.2密码学的概述

2.3数字图像加密技术现状和分析

3 JPEG2000的加密技术介绍

3.1 JPEG2000的概述及特点

3.2 JPEG2000与加密技术的结合

4 EBCOT压缩编码原理与实现

4.1预处理

4.2离散小波变换

4.3量化

4.4 EBCOT编码描述

5基于EBCOT的图像加密方法

5.1 EBCOT压缩后数据分析

5.2 EBCOT 加密方法原理

5.3仿真实验与分析

5.4安全性分析

6 EBCOT部分加密软件实现

6.1 Visual C++概述

6.2 MFC介绍

6.3 Visual C++6.0集成开发环境及工程建立方法

6.4部分加密软件包结构及实现

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢